Najprostszymi urządzeniami jakie mogą być wykorzystane do sterowania oświetleniem wewnętrznym są detektory ruchu. Nadzorują one pracę oświetlenia poprzez automatyczne jego włączenie w momencie gdy osoba wejdzie na określoną przestrzeń, która jest objęta zasięgiem działania czujnika. 

 sterowanie oswietleniem wewnetrznym

Biorąc pod uwagę przeznaczenie oraz częstotliwość użytkowania przestrzeni można ustawić czas działania urządzenia świetlnego wraz z poziomem natężenia oświetlenia. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują wyłączniki zmierzchowe a niektóre z nich mają dodatkowo programatory czasowe. Dzięki nim jest możliwa automatyczna praca instalacji oświetleniowej w odpowiednim przedziale czasowym. Dzięki nowoczesnym sterownikom oświetlenia odbywa się współpraca ze statecznikami elektronicznymi i elektromagnetycznymi. Przydatna jest funkcjonalność stopniowego oraz płynnego ściemniania w zakresie 0-100% z niezależnym sterowaniem każdej lampy. Warto wspomnieć o możliwości niezależnego pomiaru zużycia energii w lampach. Niektóre sterowniki wykorzystują rozbudowany moduł pomiarowy. Odpowiada on za analizowanie energii, mocy biernej i czynnej oraz cos φ i THD, co pozwala na optymalne zarządzanie siecią zasilającą. Wszelkie awarie są wykrywane i raportowane przekładając się na niższe koszty obsługi. Nowoczesne systemy stekażdej lampy. Warto wspomnieć o możliwości niezależnego pomiaru zużycia energii w lampach. Niektóre sterowniki wykorzystują rozbudowany moduł pomiarowy. Odpowiada on za analizowanie energii, mocy biernej i czynnej oraz cos φ i THD, co pozwala na optymalne zarządzanie siecią zasilającą. Wszelkie awarie są wykrywane i raportowane przekładając się na niższe koszty obsługi. Nowoczesne systemy sterowania oświetleniem są elastyczne i obsługują rozproszoną strukturę sieci. Trzeba mieć przy tym na uwadze duży zasięg przy niskich kosztach eksploatacyjnych. Do systemu wymiany danych może być wykorzystana sieć zasilająca 230 V AC. Jest możliwe zdalne aktualizowanie oprogramowania.

sterowanie oswietleniem wewnetrznym2Fot. 1. Czujnik ze zintegrowanym przyciskiem może być wykorzystywany do automatyzacji oświetlenia w korytarzach, klatkach schodowych lub toaletach. Wystarczy zastąpić nim istniejący łącznik podtynkowy

Czujniki mikrofalowe

Czujniki mikrofalowe emitują oraz odbierają fale elektromagnetyczne o częstotliwości 5,8 Ghz. Urządzenie wykrywa zmiany zachodzące w odbiciu fal będących efektem przemieszczania obiektu w zasięgu pola działania. Ponadto wykrywany jest ruch obiektu w kierunku do czujnika oraz od czujnika. Ruch powstały w polu detekcji powoduje automatyczne wygenerowanie przez czujnik sygnału załączającego oświetlenie. Trwałe załączenie oświetlenia to efekt ciągłego ruchu. Z kolei w przypadku braku ciągłego ruchu rozpoczyna się odliczanie czasu podtrzymującego oświetlenie. Jeżeli ponownie wystąpi ruch w polu detekcji oraz gdy zaniknie podczas odmierzania czasu zostaje odmierzany czas podtrzymania od początku. Tym sposobem czujniki mikrofalowe mogą być zastosowane jako czujniki obecności. Wraz z upływem zadanego czasu oświetlenie będzie wyłączone.

sterowanie oswietleniem wewnetrznym3Fot.2.Lampa LED ze zintegrowanym czujnikiem ruchu.

Czujniki PIR

Dużą popularnością cieszą się czujniki PIR (ang. Passive Infra Red). W urządzeniach tego typu detekcja bazuje na zmianie promieniowania podczerwonego, które jest emitowane przez obiekty o temperaturze wyższej od otoczenia. W efekcie czujnik przeprowadza pomiar promieniowania podczerwonego (IR) emitowanego przez obiekty w polu widzenia bez obecności ludzi. Z kolei gdy w polu widzenia znajdzie się źródło podczerwieni o innej temperaturze (np. człowiek) to ruch będzie wykryty. Typowy czujnik PIR bazuje na kilku elementach Stąd też należy wymienić pyroelement czyli detektor podczerwieni, którego budowa wykorzystuje azotek galu (GaN) lub azotan cezu (CsNO3). Oprócz tego należy wymienić soczewkę Fresnela lub lustro. Dzięki zastosowaniu specjalnych algorytmów zapobiega się wystąpieniu tzw. fałszywych alarmów. Jako najważniejsze zalety czujników PIR należy wymienić dobrą skuteczność wykrywania na określonym obszarze. Wiele czujników ma funkcję niewykrywania zwierząt domowych (do 20 kg). Należy podkreślić, że funkcję tę można załączyć lub wyłączyć w zależności od obecności zwierząt domowych.

sterowanie oswietleniem wewnetrznym4Fot.3.Czujnik podczerwieni do montażu w podsufitkach dachowych i sufitach podwieszanych. Ma zasięg do 4 metrów.

Wybór i montaż czujnika

Wybierając odpowiedni czujnik należy przede wszystkim wziąć pod uwagę miejsce jego pracy – np. korytarz, sufit, narożniki. Nie mniej istotny jest przy tym rodzaj użytkowania – np. w szkołach ze względów bezpieczeństwa czujniki montuje się wyżej. Trzeba przy tym zdefiniować wykrywanie ruchu lub obecności w połączeniu z określeniem rodzaju oświetlanego pomieszczenia. Ważny jest zakres nastaw czasowych oraz moc obciążenia (W). Przydatny może okazać się również przycisk służący do ręcznego załączania oświetlenia. W niektórych instalacjach wykorzystywane jest wyjście do sterowania dodatkowym urządzeniem elektrycznym. Montując czujnik PIR sterujący oświetleniem trzeba mieć na uwadze kąt zasięgu czujnika. Detektora nie powinno się kierować na obiekty, które są oświetlane lub stanowią źródło ciepła. Ważne jest przy tym odpowiednie zabezpieczenie prądowe przewodów zasilających.

sterowanie oswietleniem wewnetrznym5Fot.4.Natynkowy czujnik ruchu z trzema pirosensorami, które gwarantują zasięg w promieniu do 12 metrów.

W zakresie regulacji jest możliwa zmiana obszaru pola detekcji. Chodzi tutaj o zasięg oraz promień detekcji – np. w zakresie 1 do 10 m przy wysokości 2,5 m. Do regulacji wykorzystuje się pokrętło. Wraz z obrotem w prawo zwiększany jest obszar detekcji, natomiast obrót w lewo powoduje zmniejszenie obszaru detekcji. Należy mieć na uwadze regulację czasu załączenia – np. w zakresie 5 sek. do 12 min. Regulacji poddaje się również czułość automatu zmierzchowego – np. w zakresie od 2 do 2000 Lx. Warto wspomnieć o oferowanych na rynku oprawach oświetleniowych, które mają zintegrowany czujnik ruchu. Fale są w stanie przenikać przez szklany klosz z zapewnieniem stabilnej detekcji ruchu. Ponadto można regulować zasięg wykrywania ruchu oraz czułość natężenia światła. Eksploatując czujniki PIR trzeba mieć na uwadze fakt, że w przypadku niewielkiej różnicy temperatur pomiędzy obiektem poruszającym a otoczeniem jest możliwe wystąpienie zjawiska późniejszego reagowania i zmniejszenia zasięgu wykrywania ruchu. Do takiej sytuacji może dojść np. w porze letniej.

Instalacje oświetlenia schodów

Specjalne rozwiązania są oferowane pod kątem sterowania oświetleniem schodów. Stąd też oświetlenie jest załączane wyłącznie w momencie gdy korzysta się ze schodów, czyli wraz z wejściem na schody i przecięciem sygnału czujnika. Ważne są tutaj odpowiednie sterowniki przy czym niektóre z nich mogą być obsługiwane dotykowo. Dzięki regulacji czasu świecenia można ustawiać czas z uwzględnieniem ilości stopni i wielkości schodów. Jest możliwa wielopoziomowa regulacja jasności co ułatwia ustawienie odpowiedniego natężenia oświetlenia. Dzięki płynnemu załączeniu i wyłączaniu systemu oświetlenie nie rozprasza innych użytkowników domowników. Wykorzystywane są specjalne, czujniki dzięki którym po wejściu dwóch osób na schody oświetlenie załącza się obu stron. W systemach oświetlenia schodów zastosowanie znajdują czujniki natynkowe, montowane w tralce lub na słupku schodowym oraz czujniki podtynkowe montowane w puszce elektrycznej.

sterowanie oswietleniem wewnetrznym6Czujniki ruchu wykorzystujący podczerwień.

Sterowanie poprzez BMS

W wielu budynkach sterowanie oświetleniem wewnętrznym odbywa się w ramach systemów budynków inteligentnych. Stąd też zastosowanie znajdują odpowiednie sterowniki. Z kolei do obsługi systemu może być wykorzystany panel sterujący z ekranem dotykowym, który zapewnia również wizualizację systemu BMS. Zaleta takiego rozwiązania to możliwość zarządzania wszystkimi funkcjami inteligentnego domu wraz ze sterowaniem wewnętrznym. Niektóre panele pracują w oparciu o technologię pojemnościową. Wykorzystywana jest zasada zmiany pojemności powierzchni szkła w momencie delikatnego dotknięcia palcem. W taki właśnie sposób uruchamiana jest odpowiednia funkcja. Jak wiadomo dzięki technologii pojemnościowej zyskuje się nie tylko precyzyjny ale i dokładny sposób wykrywania dotyku. Nie ma przy tym opóźnienia w detekcji tak jak w przypadku paneli rezystancyjnych. Niektóre panele mają wbudowany mikroprocesor i pamięć masową, co pozwala realizować funkcje serwera plików i serwera BMS. Moduły logiczne sterują urządzeniami wykonawczymi. Nadzorują one układy wejściowe oraz elementy wykonawcze podłączone do magistrali komunikacyjnej. Wiele modułów ma odseparowane magistrale komunikacyjne wraz z portami komunikacji zewnętrznej. Programowanie urządzenia bazuje na specjalnym złączu. Dzięki odpowiednim rozwiązaniom i algorytmom odseparowane są funkcje bezpieczeństwa od automatyki z zapewnieniem współdziałania i przenikania obu instalacji. Nowoczesne moduły logiczne cechują się elastycznością, przez co jest możliwe dowolne programowanie będące gwarancją obsługi kluczowych funkcji sterowania i kontrolowania procesów jakie są realizowane w obiekcie wraz z wyborem danej funkcji. Na uwagę zasługuje separacja galwaniczna co gwarantuje ochronę w przypadku wystąpienia zwarć na magistrali. Stanowi to gwarancję stabilności pracy również przy próbach sabotażu. Dzięki redundancji wynikającej z zapętlenia magistrali zapewnione jest prawidłowe funkcjonowanie systemu w przypadku uszkodzenia części magistrali Przy programowaniu wykorzystuje się dedykowane oprogramowanie z graficznym interfejsem graficznym przeznaczonym do konfiguracji algorytmów. Prace w tym zakresie przebiegają łatwo i szybko.

sterowanie oswietleniem wewnetrznym7Fot.6. Czujnik ruchu w stylistyce osprzętu elektroinstalacyjnego

Podsumowanie

Specjalne czujniki ruchu i obecności znajdują zastosowanie przy sterowaniu oświetleniem. Jako najważniejszy parametr wymienia się maksymalne obciążenie prądowe oraz kąt widzenia (np. 70°, 180°, 270°, 360°). Ponadto chcąc zapewnić optymalne sterowanie pracą systemu oświetleniowego należy dobrać odpowiedni maksymalny zasięg wykrywania ruchu oraz czas świecenia z możliwością regulacji. Na etapie wyboru odpowiedniego czujnika należy uwzględnić również zakres temperatury pracy oraz stopień ochrony (IP). Wyjście typowego czujnika będzie wysterowane w przypadku wykrycia ruchu a dzięki funkcji omijania światła dziennego czujnik nie będzie załączony podczas dnia. Jest możliwe ustawienie poziomu natężenia oświetlenia przy jakim czujnik będzie wykrywał ruch gdy znajduje się w trybie oczekiwania. Tym sposobem zapobiega się nieoczekiwanym załączeniom.

Damian Żabicki